Entwicklung einer Schleif- und Abrichtstrategie zum wirtschaftlichen Schleifen der Federenden von Schraubendruckfedern
Schraubendruckfedern finden in etlichen Endprodukten in vielfältigen Varianten sowie Anzahl Anwendung. Um den einwandfreien Betrieb und eine hohe Lebensdauer der Schraubendruckfedern zu gewährleisten, muss die mechanische Belastung in axialer Richtung erfolgen. Hierzu werden die Federenden häufig plangeschliffen. Wird die gesamte Herstellungskette dieser Schraubendruckfedern betrachtet, verursacht das Schleifen der Federenden mit 40 bis 60 % der Gesamtkosten jedoch einen entscheidenden Teil der Herstellungskosten. Zudem ist wissenschaftliches Basiswissen über den Einfluss der Prozessgrößen des Federendenschleifens auf die Schraubendruckfedern trotz einer über 100-jährigen Vergangenheit nicht ausreichend dokumentiert.
Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Die Projektnummer des Vorhabens der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) lautet 01|F22902N.
Die Arbeiten und erzielten Ergebnisse beziehen sich auf die Untersuchung der Prozesswechselwirkungen beim Schleifen von Schraubendruckfedern (SDF). Aufgrund ihrer Funktion werden Federn speziell auf ihren Anwendungsfall ausgelegt, was sowohl den Werkstoff, die Gestalt, die Fertigungsweise sowie die Prüfung umfasst. Immer häufiger müssen SDF mehrere Funktionen erfüllen und für mehrere Bewegungs-arten ausgelegt sein, was die Anforderungen erhöht. Der größte Unterschied zu den meisten anderen bekannten Maschinenelementen ist das elastische Verhalten, das sich aus der Gestaltung in Abhängigkeit von der Federsteifigkeit ergibt. Ein häufiger Zielkonflikt bei der Fertigung von SDF besteht zwischen den Qualitätsanforderungen der Feder und der Schleifleistung. Je nach Anwendungsfall können SDF als dynamisch hoch beanspruchte Bauteile eingesetzt werden, wodurch die Anforderungen an die Federqualität und somit auch an den Schleifprozess sehr hoch sind. Dabei hat auch die Eigendynamik der SDF einen Einfluss auf den Fertigungsprozess. Für eine prozesssichere Bearbeitung der Federenden von SDF durch das Schleifen sind detailliertes Wissen bzgl. des Einflusses der Einstellgrößen beim Schleifen auf den Prozess und die geschliffenen Federenden notwendig.
Im Rahmen des Vorhabens wurde in Abstimmung mit dem Projektbegleitenden Ausschuss (PbA) festgelegt, dass ausschließlich kaltgeformte Federn aus ölschlussvergütetem Stahl VDSiCr eingesetzt werden. Ebenso wurde eine Drahtstärke von d ≈ 6 mm für die zu untersuchenden Federn definiert. Die Federenden aller betrachteten Federn waren angelegt und ungeschliffen, Form B nach DIN ISO 2162-2, ausgeführt. Weitere Merkmale der Federgestalt, wie der Außendurchmesser, die Länge im ungeschliffenen Zustand, das Wickelverhältnis sowie die Gesamtanzahl der Windungen wurden im Laufe des Vorhabens variiert.
Die im Rahmen des Projektes gewonnenen Erkenntnisse sind vorwiegend Basiswissen zu Prozesseinflüssen und Wechselwirkungen beim Schleifen der Federenden von Schraubendruckfedern. Sie können den Unternehmen nutzen, indem sie das Verständnis für die Herausforderungen beim Schleifen von Federenden verbessern und für mögliche Probleme, sensibilisieren, sodass diese bei der Prozessauslegung präventiv berücksichtigt werden können. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass anhand von Analogieversuchen Rückschlüsse auf das Prozessverhalten im industriellen Prozess gezogen werden können.
Die erzielten Ergebnisse des Projektes werden nach Projektabschluss in einem Abschlussbericht zusammengefasst. Dieser kann über den Verband der Deutschen Federindustrie (VDFI) e.V. erworben werden. Weitere Informationen hierzu finden Sie auf der Homepage des VDFI:
